Una nueva investigación muestra que toda la vida actual provino de una célula que vivió hace 4.200 millones de años, apenas unos cientos de millones de años después de la formación de la Tierra. Este último ancestro común universal, apodado cariñosamente LUCA por los biólogos, no era tan diferente de las bacterias bastante complejas que existen hoy en día, y vivía en un ecosistema repleto de otras formas de vida y virus.
“Lo realmente interesante es que claramente tenía un sistema inmunológico temprano, lo que demuestra que incluso hace 4.200 millones de años nuestro antepasado estaba involucrado en una carrera armamentista con virus”, dijo Davide Pisani, investigador de genómica de la Universidad de Bristol en el Reino Unido y coautor del nuevo estudio.
Toda la vida celular en la Tierra tiene ciertas características clave: utiliza los mismos componentes proteicos, toda la misma moneda energética para alimentar sus células (ATP) y todas las células usan ADN para almacenar información. Estas similitudes no son una coincidencia; todos apuntan al hecho de que la vida tal como la conocemos hoy proviene de la misma fuente.
Antes de este estudio, los científicos estimaban que LUCA vivió hace 3.900 millones de años. Sin embargo, datar con precisión eventos genéticos que ocurrieron hace tanto tiempo es un desafío.
Un ejemplo de cómo LUCA ya fue atacado por virus hace 4.200 millones de años. Diseño Gráfico Científico
En un nuevo estudio publicado el 12 de julio en la revista Nature Ecology & Evolution, los investigadores intentaron identificar mejor los orígenes de LUCA. El equipo comparó todos los genes en 700 especies vivas de bacterias y arqueas (gérmenes que son similares a las bacterias y que a menudo viven en ambientes extremos). Eligieron organismos en estos dominios porque se consideran las formas de vida más antiguas y los eucariotas evolucionaron a partir de una unión entre ambos tipos de células. Luego, los investigadores contaron las mutaciones que ocurrieron a lo largo del tiempo en los genomas y en 57 genes comunes a los 700 organismos, utilizando tasas de mutación estimadas para calcular la vida útil de LUCA. Respaldaron su estimación de edad utilizando fósiles que contienen rastros de vida antigua, como los restos de esteras microbianas de Australia de 3.480 millones de años de antigüedad. Los fósiles antiguos les dieron una idea de las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva y proporcionaron una estimación más baja de cuándo podría haber sobrevivido LUCA.
Esto nos permitió establecer que LUCA vivió hace aproximadamente 4.200 millones de años.
“No esperábamos que LUCA fuera tan antiguo, dado que apareció sólo cientos de millones de años después de la formación de la Tierra”, dijo la coautora Sandra Álvarez-Carretero, investigadora de la UCL en el Reino Unido. En aquella época, durante el período Hadeano (hace 4.600 a 4.000 millones de años), la Tierra era un lugar inhóspito con océanos calientes y muy poco oxígeno en la atmósfera.
Además, al clasificar los genes según su función celular, los investigadores pudieron decir algo sobre cómo y dónde vivía LUCA y qué comía. Sus análisis no determinaron el hábitat exacto de LUCA, pero sugieren que probablemente vivió en un ambiente oceánico, un respiradero hidrotermal poco profundo o una fuente termal. También descubrieron que LUCA probablemente podría tolerar temperaturas extremas y “respirar” sin oxígeno, en lugar de depender de los desechos de otros que comparten su ecosistema.
La evidencia de que LUCA no estuvo solo proviene de la reconstrucción de las vías metabólicas de LUCA. Esto sugiere que LUCA podría utilizar material orgánico que ya había sido descompuesto por otros microbios para obtener energía. Otra evidencia de apoyo proviene del sorprendente hallazgo de que LUCA ya estaba equipado con genes que podrían ayudar a proteger contra virus infecciosos.
El hecho de que LUCA ya viviera en un ecosistema próspero tiene implicaciones interesantes para la vida en otros planetas, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Philip Donoghue, profesor de paleobiología en la Universidad de Bristol.
“Esto sugiere que la vida podría prosperar en biosferas similares a la Tierra en otras partes del universo”, dijo Donohue.
Un grupo de científicos descubrió que el último ancestro común universal de la vida pudo haber existido hace unos 4.200 millones de años, y los autores de otro estudio sugirieron que los nódulos polimetálicos de las profundidades marinas podrían ser otra fuente de oxígeno para sustentar la vida, además de los procesos fotosintéticos. que ocurren bajo la influencia de la luz cerca de la superficie del planeta.
Ahora, otro nuevo estudio (dirigido por científicos de la Universidad de Cardiff) complica aún más la cronología del desarrollo de la Tierra antigua, proponiendo la teoría de que las primeras formas de vida compleja aparecieron en la era Paleoproterozoica, unos 1.500 millones de años antes de lo que se pensaba anteriormente.
Ernest Chi Fru, quien dirigió el estudio, dijo que estas formas de vida probablemente se formaron en un “laboratorio rico en nutrientes” en una región geológica sedimentaria conocida como la Cuenca de Franceville, ubicada en lo que hoy es Gabón. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Precambrian Research.
“Creemos que los volcanes submarinos que siguieron a la colisión y unión de los cratones del Congo y San Francisco en un macizo principal limitaron aún más e incluso aislaron esta extensión de agua de los océanos del mundo, creando un mar interior poco profundo y rico en nutrientes”. Chi dijo Fru en un comunicado de prensa. “Esto creó un entorno localizado donde la fotosíntesis de cianobacterias fue abundante durante un largo período de tiempo, oxigenando el agua de mar local y creando un gran recurso alimentario”.
Si bien la Explosión Cámbrica a menudo se promociona como el sorprendente evento geológico que dio lugar a la vida compleja en la Tierra (y ciertamente lo hizo), los científicos saben que la vida multicelular existió en el período anterior de Ediacara en forma de organismos tubulares con forma de hoja. En una entrevista con la BBC, Chi Fru describió sus hipotéticas formas de vida multicelulares como si se parecieran más a mohos de limo modernos y sin sentido.
La principal evidencia que apunta a este “laboratorio” temprano de vida proviene del análisis químico de núcleos de sedimentos perforados en una cuenca en Gabón. El equipo planteó la hipótesis de que los altos niveles de oxígeno y fósforo presentes en estos núcleos pueden haber surgido de la actividad volcánica causada por la colisión de dos placas: los cratones Congo y San Francisco. Mientras que el resto del mundo era demasiado pobre en nutrientes para sustentar una vida compleja en ese momento. Pero estas condiciones, sostiene Chi Fru, “proporcionaron suficiente energía para aumentar el tamaño corporal y un comportamiento más complejo” y presentaron una oportunidad increíble para que la vida multicelular estableciera su primer punto de apoyo en la Tierra.
Sin embargo, según Chi Fru, esta primera oportunidad para el surgimiento de vida compleja no duró mucho: el entorno poco favorable que rodeaba este mar interior cerrado limitó el crecimiento de estas formas de vida y redujo su capacidad para lograr la dominación mundial.
Sin embargo, la cuenca de Franceville tiene una larga historia de controversia. Los primeros “fósiles” que indican vida compleja en esta cuenca se descubrieron en 2008, y desde entonces otros científicos han propuesto teorías que sugieren que las muestras eran simplemente cristales de pirita abióticos formados mediante diagénesis: cambios físicos y químicos en la sedimentación descubiertos durante la interacción de. agua y rocas.
Asimismo, los científicos desconfían de los hallazgos de Chi Fru. Por ejemplo, Graham Shields, geólogo del University College de Londres, dijo a la BBC que incluso si la cuenca contuviera más nutrientes de lo habitual hace 2.100 millones de años, eso no sería necesariamente suficiente para sugerir que la vida multicelular comenzó entonces.
Un nuevo estudio sugiere que las antiguas bacterias en forma de L podrían explicar los extraños microfósiles encontrados en algunas de las rocas más antiguas del mundo. Los microfósiles encontrados en todo el mundo contienen especímenes que no se parecen a las células modernas.
Un nuevo estudio, que analiza algunas bacterias del Mar Muerto que carecen de paredes celulares, presenta una teoría sobre cómo surgieron estos extraños microfósiles.
Si bien esta idea ayuda a ilustrar algunas de las extrañas morfologías de estos fósiles, no es una prueba definitiva de que así comenzó la vida en la Tierra.
Los microfósiles tienden a confundir nuestra cronología sobre cuándo se formó la vida en la Tierra. Como sugiere su nombre, estas rocas antiguas contienen pequeños restos fosilizados de protozoos y bacterias, y cuando el geólogo Stanley Tyler de la Universidad de Wisconsin-Madison descubrió los primeros microfósiles en rocas precámbricas en 1953, hizo retroceder el origen de la vida más de mil millones. años.
Un avance rápido de 70 años, y nuevos microfósiles han llevado esa escala de tiempo hasta el eón Arcaico. La mayoría supone que las primeras células probablemente eran más simples que las bacterias de 1 a 2 micrómetros de ancho que tenemos hoy, que no tienen estructuras internas como los eucariotas. Sin embargo, las células encontradas en estas rocas sedimentarias, algunas de las cuales tienen alrededor de 3.800 millones de años, no respaldan esta suposición.
En cambio, estos antiguos microfósiles, que se han encontrado en áreas de todo el mundo, pueden tener hasta 70 micrómetros de ancho y soportar estructuras internas. Esto inspiró a Dheeraj Kanaparthi, científico del Instituto Max Planck de Bioquímica en Munich, Alemania, a plantear la antigua pregunta: ¿por qué?
“Estos fósiles parecen demasiado complejos”, dijo Canaparti a New Scientist. Publicó una preimpresión revisada por pares en la revista eLife. “También son demasiado grandes. Lo que encontramos siempre es desconcertante”.
Curiosamente, encontró indicios de una explicación al examinar los manantiales de agua dulce ubicados en el fondo del muy salado Mar Muerto. Estas estructuras se descubrieron por primera vez en 2011 durante la primera expedición de buceo al Mar Muerto y, contrariamente al nombre del cuerpo de agua, se encontraron con una variedad de microorganismos alrededor de estos manantiales. Algunas de las bacterias en este ecosistema único mostraban formas extrañas en comparación con otras bacterias, y esto se debe a que en realidad tenían forma de L.
Estas formas L, que llevan el nombre del Instituto Lister de Londres, que las descubrió en la década de 1930, tienen una característica específica que las distingue de otras bacterias: no tienen pared celular. Normalmente estas células se hinchan y revientan debido a la ósmosis (resulta que las paredes celulares son muy importantes a este respecto), pero bajo algunas condiciones especiales pueden sobrevivir y crecer.
Anteriormente se había sugerido que estas formas L podrían haber servido como modelo para las protocélulas en la Tierra antigua, pero Kanaparti y sus colegas muestran que las formas creadas por estas formas L cuando se colocan en el ambiente de alta salinidad que los científicos creen que existieron a lo largo de las costas durante el Arcaico, comienzan a parecerse a los microfósiles que se encuentran en estas rocas antiguas.
Kanaparti y su equipo también sostienen que la estructura interna de estos microfósiles es en realidad sólo una ilusión creada por la formación de nuevas células en forma de L.
Por supuesto, si miras a tu alrededor hoy en día, verás que no tener una pared celular no es exactamente una estrategia evolutiva ganadora, y eso también sería válido para estas hipotéticas formas L antiguas. Estarían “a merced de su entorno”, dijo Canaparti a New Scientist, y no serían muy eficientes a la hora de reproducirse.
Esta es sólo una teoría que intenta explicar las diferentes morfologías que se encuentran en los microfósiles de todo el mundo. Debido a que es difícil replicar verdaderamente las condiciones de la Tierra Paleoarqueana o capturar su variabilidad global, hay mucho que se desconoce sobre esa época, pero las formas de L pueden ser el primer paso para resolver el misterio de décadas de por qué estos microfósiles no lo hacen. Se ajustan bastante a nuestra comprensión de la vida y de cómo se formó.